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CH668484A5 - METHOD FOR ULTRASONIC TESTING WORKPIECES. - Google Patents

METHOD FOR ULTRASONIC TESTING WORKPIECES. Download PDF

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Publication number
CH668484A5
CH668484A5 CH201485A CH201485A CH668484A5 CH 668484 A5 CH668484 A5 CH 668484A5 CH 201485 A CH201485 A CH 201485A CH 201485 A CH201485 A CH 201485A CH 668484 A5 CH668484 A5 CH 668484A5
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
ultrasound
errors
diameter
smallest
pulses
Prior art date
Application number
CH201485A
Other languages
German (de)
Inventor
Heiner Dr Doelle
Robert Schmidt
Original Assignee
Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bbc Brown Boveri & Cie filed Critical Bbc Brown Boveri & Cie
Priority to CH201485A priority Critical patent/CH668484A5/en
Priority to DE19863614002 priority patent/DE3614002C2/en
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Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ultraschallprüfung von Werkstücken gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a method for ultrasonic testing of workpieces according to the preamble of claim 1.

Beim Giessen von Rohlingen für Werkstücke sind durch Erstarrung verursachte Fehler, sogenannte Mikroporen oder -lunker, praktisch unvermeidlich. Müssen die Rohlinge auf ein bestimmtes Mass abgefräst oder abgedreht werden und gebietet es die Verwendung der fertigen Werkstücke, dass auf ihrer Oberfläche keine Mikroporen oder-lunker, zumindest jedoch keine grösseren lokalen Ansammlungen davon vorhanden sein dürften, so gibt es grundsätzlich zwei fertigungstechnische Möglichkeiten. Entweder man stellt eine Überzahl der gewünschten Werkstücke her und sortiert unter diesen diejenigen mit nicht mehr tolerierbaren Fehlern auf der Oberfläche aus, oder man versucht, die nicht mehr tolerierbaren Fehler, insbesondere Fehlerzonen mit grösseren Ansammlungen von Fehlern, bereits am Rohling in einer der späteren Oberflächenschicht des fertig bearbeiteten Werkstücks entsprechenden Tiefenschicht festzustellen. Die erstgenannte Möglichkeit scheidet bei fertigungstechnisch und vom Materialeinsatz her aufwendigen Werkstücken, wie beispielsweise bei Gleitlagern für Turbinen, aus Kosten- und Zeitgründen aus. When casting blanks for workpieces, errors caused by solidification, so-called micropores or voids, are practically unavoidable. If the blanks have to be milled or turned to a certain extent and the use of the finished workpieces dictates that there should be no micropores or voids on their surface, but at least no larger local accumulations of them, there are basically two manufacturing options. Either you produce a large number of the desired workpieces and sort out those with defects that are no longer tolerable on the surface, or you try to remove the no longer tolerable defects, in particular defect zones with larger accumulations of defects, on the blank in one of the later surface layers of the finished machined workpiece corresponding depth layer. The first-mentioned option is ruled out in the case of workpieces which are complex in terms of production technology and materials, such as, for example, slide bearings for turbines, for reasons of cost and time.

Bei Turbinenlagern, bei denen im Schleudergussverfahren eine Weissmetallbeschichtung für die Lauffläche der Turbinenrotoren aufgebracht ist, können darüber hinaus zwischen dem Lagerstahl und der Weissmetallbeschichtung Bindefehler auftreten, welche auch am fertig bearbeiteten Lager äusserlich nicht feststellbar sind. Solche Bindefehler können Lagerhavarien verursachen und müssen daher erkannt werden, am besten ebenfalls bereits am Rohling vor dessen weiteren Bearbeitung. In turbine bearings, in which a white metal coating is applied to the running surface of the turbine rotors in a centrifugal casting process, binding errors can also occur between the bearing steel and the white metal coating, which cannot be determined externally even on the finished bearing. Such binding errors can cause storage breakdowns and must therefore be recognized, ideally also on the blank before further processing.

Die Erfindung, wie sie im unabhängigen Anspruch The invention as set out in the independent claim

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

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65 65

gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welches zur Erkennung der genannten nicht tolerierbaren Fehler bereits am Rohling geeignet und welches besonders einfach, schnell und sicher sowie voll automatisierbar ist. is identified, solves the problem of specifying a method of the type mentioned at the outset which is already suitable for recognizing the intolerable errors mentioned on the blank and which is particularly simple, quick and safe and can be fully automated.

Die Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens sind im wesentlichen darin zu sehen, dass es selektiv auf die nicht tolerierbaren Fehler, d.h. auf grössere Ansammlungen von Mikroporen und -lunkern sowie auf Bindefehler, ist. Es ist vollautomatisierbar und kann daher auch von Werkstattpersonal ohne besondere Kenntnisse in Ultraschalltechnik ausgeführt werden. Das erfindungsgemässe Verfahren liefert die gewünschten Resultate schnell und mit grosser Sicherheit. Es erlaubt die gleichzeitige Prüfung auf sämtliche der genannten nicht tolerierbaren Fehlerarten. Die bisher regelmässig durchgeführten Farbeindringprüfungen zur Erkennung von Mikroporen und -lunkern auf der Oberfläche der fertig bearbeiteten Werkstücke werden überflüssig. The advantages of the method according to the invention can essentially be seen in the fact that it selectively addresses the intolerable errors, i.e. for larger accumulations of micropores and voids as well as for binding errors. It is fully automated and can therefore also be carried out by workshop personnel without special knowledge of ultrasound technology. The method according to the invention delivers the desired results quickly and with great certainty. It allows simultaneous checking for all of the above-mentioned types of non-tolerable errors. The color penetration tests that were previously carried out regularly to detect micropores and voids on the surface of the finished workpieces are no longer necessary.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt: The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. It shows:

Fig. 1 in geschnittener Darstellung einen Ausschnitt aus einem, aus zwei unterschiedlichen Materialien bestehenden Werkstück mit einer Mikroporen und -lunkerzone sowie mit Bindefehlern zwischen den beiden Materialien, 1 is a sectional view of a section of a workpiece consisting of two different materials with a micropores and void zone and with binding errors between the two materials,

Fig. 2 in zwei Diagrammen sogenannte Echodynamikkurven und Fig. 2 in two diagrams so-called echodynamic curves and

Fig. 3 wiederum in geschnittener Darstellung eine Ultraschalltauchtechnikanlage mit einem Zentralmastmanipulator. Fig. 3 again in a sectional view of an ultrasonic immersion system with a central mast manipulator.

Bei dem in Fig. 1 nur ausschnittsweise dargestellten Werkstück kann es sich beispielsweise um einen Rohling für ein Turbinengleitlager handeln, welches auf einem Stahlstützkörper 1 eine aus Weissmetall bestehende Oberflächenbe-schichtung 2 aufweist. Aufgrund der Schwalbenschwanzverbindung 3 zwischen dem Stahlstützkörper 1 und seiner Ober-flächenbeschichtung 2, würde man von einem Schwalbenschwanzlager sprechen. Im Inneren der Oberflächenbe-schichtung 2 ist in Fig. 1 in der zwischen den Linien 4 und 5 gekennzeichneten Tiefenschicht unterhalb der Oberfläche 6 des Rohlings, welche der Oberflächenschicht des fertig bearbeiteten Werkstücks entsprechen soll, eine Mikroporen und -lunkerzone 7 mit einer Vielzahl einzelner Mikroporen und -lunker dargestellt. Ausserhalb dieser Zone sind in Fig. 1 noch zwei vereinzelte Mikroporen 8 und 9 eingezeichnet. An der Grenzfläche zwischen dem Stahlstützkörper 1 und der Oberflächenbeschichtung 2, vor allem im Bereich der Schwalbenschwanzverbindung 3 und deren Flanken, sind typische Bindefehler 10, 11, 12 und 13 dargestellt. Die Mikroporen und -lunkerzone 7 sowie die Bindefehler 10 bis 13 würden den Rohling für eine spätere Verwendung als Turbinengleitlager unbrauchbar machen, wogegen die vereinzelten Mikroporen 8 und 9 noch tolerierbar wären. The workpiece shown only in part in FIG. 1 can be, for example, a blank for a turbine sliding bearing, which has a surface coating 2 made of white metal on a steel support body 1. Due to the dovetail connection 3 between the steel support body 1 and its surface coating 2, one would speak of a dovetail bearing. In the interior of the surface coating 2 there is a micropores and void zone 7 with a large number of individual micropores in the deep layer marked between lines 4 and 5 below the surface 6 of the blank, which should correspond to the surface layer of the finished workpiece and blowholes shown. Outside of this zone, two isolated micropores 8 and 9 are shown in FIG. 1. Typical binding errors 10, 11, 12 and 13 are shown at the interface between the steel support body 1 and the surface coating 2, especially in the area of the dovetail connection 3 and its flanks. The micropores and void zone 7 and the binding errors 10 to 13 would render the blank unusable for later use as a turbine sliding bearing, whereas the isolated micropores 8 and 9 would still be tolerable.

Um die nicht tolerierbare Mikroporen und -lunkerzone 7 sowie die gleichfalls nicht tolerierbaren Bindefehler 10 bis 13 zu finden, werden mittels eines in Fig. 1 lediglich schematisch dargestellten Ultraschallkopfes 14 Ultraschallimpulse in den Rohling eingeschallt, wobei der Ultraschallkopf 14 mit konstanter Geschwindigkeit in einer beispielsweise durch den Pfeil gekennzeichneten Richtung entlang eines vorgebbaren, vorzugsweise linearen Messwegs parallel zur Oberfläche 6 des Rohlings, d.h. mit einem konstanten Abstand zu dieser, bewegt wird. Die Folgefrequenz der Ultraschallimpulse (diese ist nicht zu verwechseln mit der Ultraschallfrequenz, d.h. der Frequenz des Ultraschalls innerhalb der einzelnen Ultraschallimpulse) ist dabei so auf die Geschwindigkeit, mit der der Ultraschallkopf 14 relativ zum In order to find the intolerable micropores and void zone 7 and the likewise intolerable binding errors 10 to 13, ultrasound pulses are irradiated into the blank by means of an ultrasound head 14, which is only shown schematically in FIG. 1, the ultrasound head 14 being at a constant speed, for example, through the direction indicated by the arrow along a predeterminable, preferably linear measuring path parallel to the surface 6 of the blank, ie at a constant distance from it. The repetition frequency of the ultrasound pulses (this should not be confused with the ultrasound frequency, i.e. the frequency of the ultrasound within the individual ultrasound pulses) is based on the speed with which the ultrasound head 14 is relative to the

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Rohling bewegt wird, abgestimmt, dass mindestens ein Ultraschallimpuls auf einer Messwegstrecke eingeschallt wird, die in ihrer Länge etwa dem Durchmesser der kleinsten der gesuchten Mikroporen oder -lunker entspricht, vorzugsweise werden auf einer solchen Messwegstrecke jedoch 5-10 Ultraschallimpulse eingeschallt. Der Durchmesser der kleinsten bei Turbinenlagerrohlingen gesuchten Mikroporen oder -lunkern beträgt etwa 0,2 mm. Die Relativgeschwindigkeit kann beispielsweise zwischen 50 mm/s und 150 mm/s, vorzugsweise jedoch 100 mm/s betragen. Durch den Durchmesser der kleinsten der gesuchten Mikroporen oder -lunker wird auch der Ultraschallbündeldurchmesser nach oben begrenzt, diese sollte kleiner als der 1 Ofache Wert des genannten Fehlerdurchmessers, vorzugsweise jedoch etwa gleich dem 5fachen Wert dieses Durchmesser sein. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn das Ultraschallbündel zusätzlich fokussiert ist, wobei der Fokus vorzugsweise im Bereich der gesuchten Fehler liegen sollte, in Fig. 1 beispielsweise im Bereich der durch die Linien 4 und 5 gekennzeichneten Tiefenschicht unterhalb der Oberfläche 6 des Rohlings. Für die vom Ultraschallkopf 14abgeschallte Ultraschallfrequenz kann ein Wert zwischen 5 MHz und 15 MHz, insbesondere ein Wert von 10 MHz gewählt werden. Blank is moved, coordinated so that at least one ultrasound pulse is irradiated on a measuring path that corresponds in length to the diameter of the smallest of the micropores or voids sought, but preferably 5-10 ultrasound pulses are irradiated on such a measuring path. The diameter of the smallest micropores or cavities sought at turbine bearing blanks is approximately 0.2 mm. The relative speed can be, for example, between 50 mm / s and 150 mm / s, but preferably 100 mm / s. The diameter of the smallest of the micropores or voids sought is also an upper limit for the ultrasound bundle diameter, which should be less than 10 times the value of the defect diameter mentioned, but preferably approximately 5 times this diameter. It has proven to be advantageous if the ultrasound bundle is additionally focused, the focus preferably being in the range of the defects sought, in FIG. 1, for example, in the range of the depth layer identified by lines 4 and 5 below surface 6 of the blank. A value between 5 MHz and 15 MHz, in particular a value of 10 MHz, can be selected for the ultrasound frequency emitted by the ultrasound head 14.

Die wie vorstehend beschrieben in den Rohling einge-schallten Ultraschallimpulse werden in diesem an allen Inhomogenitäten, insbesondere auch an den gesuchten Fehlern, wie den in Fig. 1 dargestellten Mikroporen und -lunkern 7,8 und 9 sowie den Bindefehlern 10 bis 13 reflektiert und können nach einer ihrer Laufstrecke entsprechenden Zeitverzögerung als sogenannte Echos vom Ultraschallkopf 14 wieder registriert werden. Über ein elektronisches Zeitfenster werden die Echos aus einer bestimmten Tiefenschicht im Rohling, innerhalb der Fehler gesucht werden, beispielsweise aus der in Fig. 1 durch die Linien 4 und 5 gekennzeichneten Tiefenschicht, von aus anderen Tiefenschichten herrührenden Echos getrennt. Selbstverständlich können über eine Mehrzahl von Zeitfenstern mehrere Tiefenschichten des Rohlings gleichzeitig auf Fehler untersucht werden. So würde man beim Rohling nach Fig. 1 vorteilhafterweise neben einem Zeitfenster für die aus der durch die Linien 4 und 5 gekennzeichneten Tiefenschicht stammenden Echos noch drei verschiedene weitere Zeitfenster für die Echos von den dargestellten Bindefehlern 10 bis 13 verwenden. The ultrasound pulses scanned into the blank as described above are reflected and can be reflected in all inhomogeneities, in particular also in the searched defects, such as the micropores and cavities 7, 8 and 9 shown in FIG. 1, and the binding errors 10 to 13 after a time delay corresponding to their running distance, are re-registered as so-called echoes by the ultrasound head 14. The echoes from a specific depth layer in the blank, within which faults are sought, for example from the depth layer identified by lines 4 and 5 in FIG. 1, are separated from echoes originating from other depth layers via an electronic time window. Of course, several depth layers of the blank can be examined simultaneously for defects over a plurality of time windows. In the blank according to FIG. 1, one would advantageously use, in addition to a time window for the echoes originating from the deep layer identified by lines 4 and 5, three different additional time windows for the echoes from the binding errors 10 to 13 shown.

Von sämtlichen innerhalb der Zeitfenster registrierten Echos wird die Amplitude bestimmt und vorzugsweise beispielsweise mittels eines Analog-Digital-Wandlers digitalisiert. Die digitalisierten Amplitudenwerte werden, getrennt für jedes Zeitfenster, ineinem digitalen Speicher abgespeichert. Vorzugsweise noch während die Ultraschallprüfung im Gang ist, wird von einem Digitalrechner jeweils eine Anzahl n von aufeinanderfolgenden Amplitudenwerten gemittelt und zwar sobald diese Anzahl n jeweils im Speicher zur Verfügung steht. The amplitude of all the echoes registered within the time window is determined and preferably digitized, for example, by means of an analog-digital converter. The digitized amplitude values are stored in a digital memory separately for each time window. Preferably, while the ultrasound test is in progress, a number n of successive amplitude values is averaged by a digital computer, as soon as this number n is available in the memory.

Die Anzahl n sollte grösser als das Produkt aus einem als noch tolerierbar vorgebbaren, auf den Messweg projizierten Abstand zweier Fehler im Rohling, insbesondere zweier Mikroporen, und der Anzahl der Ultraschallimpulse pro Messweg-Streckeneinheit sein. The number n should be greater than the product of a distance of two defects in the blank, in particular two micropores, which can be specified as tolerable and projected onto the measuring path, and the number of ultrasonic pulses per measuring path distance unit.

In Fig. 1 weisen die vereinzelten Mikroporen 8 und 9 beispielsweise einen noch tolerierbaren Abstand voneinander und von der Mikroporen und -lunkerzone 7 auf. Bei Turbinengleitlagern kann in der Regel davon ausgegangen werden, dass der noch tolerierbare Abstand zweier Fehler voneinander etwa dem 4fachen Durchmesser der kleinsten der gesuchten Fehler entspricht. In Fig. 1, the isolated micropores 8 and 9 are, for example, a still tolerable distance from each other and from the micropores and void zone 7. In the case of turbine plain bearings, it can generally be assumed that the still tolerable distance between two errors is approximately four times the diameter of the smallest of the errors sought.

Fig. 2 zeigt in zwei Diagrammen a) und b) sogenannte Echodynamikkurven bei welchen die gemittelten Amplituden A der Echos aus zwei verschiedenen Zeitfenstern loga3 2 shows in two diagrams a) and b) so-called echodynamic curves in which the averaged amplitudes A of the echoes from two different time windows loga3

5 5

10 10th

15 15

20 20th

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rithmisch in dB über dem gleichen Messweg aufgetragen sind. Die mit a) gekennzeichnete Echodynamikkurve könnte beispielsweise über ein Zeitfenster ermittelt worden sein, welches auf Echos aus einer Tiefenschicht gesetzt wurde, in der Bindefehler zu erwarten sind. Die mit b) gekennzeichnete Echodynamikkurve könnte dagegen über ein Zeitfenster ermittelt worden sein, welches auf Echos aus einer Tiefenzone gesetzt wurde, die der späteren Oberfläche des fertig bearbeiteten Werkstückes entspricht. Man erkennt deutlich, dass die gemittelten Amplituden A entlang des Messweges starken Schwankungen unterliegen und dass beide, aus verschiedenen Tiefenschichten des gleichen Werkstücks gewonnenen Echodynamikkurven völlig unterschiedlich sind. Ein Fehler wird an den Messwegstellen angenommen, an denen die gemittelte Amplitude A einen vorgebbaren Schwellwert 5 überschreitet, welcher in den Diagrammen von Fig. 2 jeweils um 20 dB höher als der Mittelwert der mittleren Amplituden A über der gesamten Messwegstrecke gewählt wurde. Es hat sich gezeigt, dass mit einem solchen Schwellwert 5 die besten Resultate erzielt werden, doch kann zu Vergleichszwecken der Schwellwert S zwischen 10 db und 90 dB variiert werden. Die einzelnen Schwellwertüberschreitungen würden in Fig. 2 im Diagramm a) als Bindefehler und im Diagramm b) als Mikroporen und -lunkerzonen interpretiert. Ausgeführt wird der Schwellwertvergleich am besten rechnerisch von dem bereits genannten Digitalrechner, vorzugsweise unmittelbar jeweils nach der rechnerischen Ermittlung der gemittelten Amplituden A. Dem Anwender des erfindungsgemässen Verfahrens können Schwellwertüberschreitungen beispielsweise als Fehlerpunkte entlang einer dem vorgegebenen Messwert entsprechenden Linie auf einer graphischen Anzeigevorrichtung, insbesondere einem Grafikbildschirm vom Digitalrechner automatisch dargestellt werden. are plotted in dB above the same measuring path. The echodynamic curve marked with a) could, for example, have been determined over a time window which was set to echoes from a depth layer in which binding errors are to be expected. The echodynamic curve marked with b), on the other hand, could have been determined over a time window which was set to echoes from a depth zone which corresponds to the later surface of the finished workpiece. It can be clearly seen that the averaged amplitudes A are subject to strong fluctuations and that both echodynamic curves obtained from different depth layers of the same workpiece are completely different. An error is assumed at the measuring path points at which the averaged amplitude A exceeds a predeterminable threshold value 5, which was selected in the diagrams of FIG. 2 in each case by 20 dB higher than the mean value of the mean amplitudes A over the entire measuring path. It has been shown that the best results are achieved with such a threshold value 5, but the threshold value S can be varied between 10 dB and 90 dB for comparison purposes. The individual threshold violations would be interpreted in FIG. 2 in diagram a) as binding errors and in diagram b) as micropores and blowholes zones. The threshold value comparison is best carried out arithmetically by the already mentioned digital computer, preferably immediately after the arithmetical determination of the averaged amplitudes A. Threshold violations can be made to the user of the method according to the invention, for example, as error points along a line corresponding to the predetermined measured value on a graphic display device, in particular a graphic screen are automatically displayed by the digital computer.

Durch die gemäss der Erfindung über jeweils eine Anzahl von n Amplituden vorgenommene Mittelung und der Korrelation der Anzahl n mit einem noch als tolerierbar vorgebbaren, auf den Messweg projizierten Abstand der kleinsten der gesuchten Fehler voneinander, werden vereinzelte kleine Due to the averaging carried out according to the invention over a number of n amplitudes in each case and the correlation of the number n with a distance from the smallest of the sought-after errors that can still be specified as tolerable and projected onto the measuring path, individual small ones become

Fehler wie die Mikroporen 8 und 9 in Fig. 1, deren gegenseitiger, auf den Messweg projizierten Abstand grösser als dieser noch tolerierbare Abstand ist, in der Regel keine Schwellenüberschreitung verursachen und deshalb auch s nicht registriert werden. Es werden daher nur solche Fehler registriert, welche einen geringeren als den noch tolerierbaren Abstand voneinander aufweisen und welche ganze Fehlerzonen, wie die Mikroporen und -lunkerzone 6 von Fig. 1, bilden. Das erfindungsgemässe Verfahren ist daher in io vorteilhafter Weise selektiv in bezug auf solcher Fehlerzonen, die allein einen Rohling für seine spätere Verwendung unbrauchbar machen können. Verhältnismässig grossflächige Fehler, wie sämtliche in Fig. 1 dargestellten Bindefehler 10 bis 13, werden dagegen mit dem erfindungsge-15 mässen Verfahren immer registriert. Errors such as the micropores 8 and 9 in FIG. 1, whose mutual distance projected onto the measurement path is greater than this still tolerable distance, generally do not cause a threshold to be exceeded and therefore s are not registered. Therefore, only those errors are registered which are smaller than the still tolerable distance from one another and which form entire error zones, such as the micropores and blowholes zone 6 of FIG. 1. The method according to the invention is therefore advantageously selective with respect to those fault zones which alone can make a blank unusable for its later use. On the other hand, relatively large-area errors, such as all binding errors 10 to 13 shown in FIG. 1, are always registered with the method according to the invention.

Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens sollten sich Ultraschallkopf 14 und Werkstück gemeinsam in einer Flüssigkeit, z.B. im Wasser, befinden. Dazu kann, wie in Fig. 3 dargestellt, das Werkstück, beispielsweise wieder ein 20 Rohling 15 für ein zylindrisches Turbinengleitlager, in eine mit Wasser gefüllte Tauchwanne 16 gelegt werden, in welche von oben ein Mast 17 eines mittelpunktfreien Zentralmastmanipulators 18 hineingreift, an dessen unterem Ende der Ultraschallkopf 14 befestigt ist. Der Zentralmastmanipulator 25 18 ist, wie in Fig. 3 zu erkennen ist, derart ausgebildet, dass der Zentralmast 17 in drei zueinander senkrechten Richtungen, nämlich in der Zeichnungsebene horizontal und vertikal sowie senkrecht zur Zeichnungsebene, z.B. über motorisch angetriebene Spindeln, beweglich und darüber hinaus 30 um seine eigene Achse drehbar ist. Zur Prüfung des in Fig. 3 dargestellten Turbinengleitlagers 15 wird die Achse des Zentralmastes 17 in Übereinstimmung mit der Zylinderachse des Turbinengleitlagers 15 gebracht und anschliessend durch Drehung des Zentralmastes 17 mit dem Ultraschallkopf 14 35 eine kreisförmige horizontale Messwegstrecke abgefahren. Durch Aneinanderreihung mehrerer solcher Messwegstrecken in verschiedener Höhe lässt sich das ganze Turbinengleitlager 15 durchprüfen. To carry out the method according to the invention, the ultrasound head 14 and the workpiece should be together in a liquid, e.g. in the water. For this purpose, as shown in Fig. 3, the workpiece, for example again a 20 blank 15 for a cylindrical turbine sliding bearing, can be placed in a plunger 16 filled with water, into which a mast 17 of a central mast manipulator 18 free of center point engages, at the lower one thereof End of the ultrasound head 14 is attached. The central mast manipulator 25 18, as can be seen in Fig. 3, is designed such that the central mast 17 in three mutually perpendicular directions, namely in the plane of the drawing horizontally and vertically and perpendicular to the plane of the drawing, e.g. by means of motor-driven spindles, movable and, in addition, 30 rotatable about its own axis. To check the turbine plain bearing 15 shown in FIG. 3, the axis of the central mast 17 is brought into line with the cylinder axis of the turbine plain bearing 15 and then a circular horizontal measuring path is traversed by rotating the central mast 17 with the ultrasound head 14 35. The entire turbine plain bearing 15 can be checked by lining up several such measurement paths at different heights.

B B

3 Blatt Zeichnungen 3 sheets of drawings

Claims (15)

668 484 PATENTANSPRÜCHE668 484 PATENT CLAIMS 1. Verfahren zur Ultraschallprüfung von Werkstücken auf Fehler in einer vorgebbaren Tiefenschicht entlang eines vorgebbaren Oberflächen-Messwegs, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: 1. Method for ultrasonic testing of workpieces for defects in a predefinable depth layer along a predefinable surface measurement path, characterized by the following features: - ein Ultraschallkopf (14) wird in gleichmassigem Abstand zur Oberfläche (6) des Werkstücks relativ zu diesem entlang dem vorgegebenen Messweg mit konstanter Geschwindigkeit bewegt; - An ultrasound head (14) is moved at a constant distance from the surface (6) of the workpiece relative to it along the predetermined measuring path at a constant speed; - während dieser Bewegung werden fortlaufend vom Ultraschallkopf (14) Ultraschallimpulse mit einem Schallbündeldurchmesser kleiner als dem lOfachen Durchmesser der kleinsten der gesuchten Fehler (7-13) in das Werkstück eingeschallt; - During this movement, ultrasound pulses with a sound beam diameter smaller than ten times the diameter of the smallest of the searched defects (7-13) are continuously insonified into the workpiece by the ultrasound head (14); - die Folgefrequenz der Ultraschallimpulse wird unter Berücksichtigung der Relativgeschwindigkeit von Ultraschallkopf (14) und Werkstück so bemessen, dass auf einer Messwegstrecke, welche etwa dem Durchmesser der kleinsten der gesuchten Fehler (7-13) entspricht, mindestens ein Ultraschallimpuls eingeschallt wird; - The repetition frequency of the ultrasound pulses is dimensioned taking into account the relative speed of the ultrasound head (14) and the workpiece in such a way that at least one ultrasound pulse is irradiated on a measurement path which corresponds approximately to the diameter of the smallest of the errors (7-13) sought; - Ultraschallimpulse, welche in der vorgegebenen Tiefenschicht (4, 5) reflektiert wurden, werden von in anderen Tiefenschichten reflektierten Ultraschallimpulsen getrennt, und es wird jeweils ihre Amplitude bestimmt; - Ultrasonic pulses which have been reflected in the predetermined deep layer (4, 5) are separated from ultrasonic pulses reflected in other deep layers, and their amplitude is determined in each case; - aus jeweils einer Anzahl n aufeinanderfolgender Amplituden wird ein Mittelwert (Ä) gebildet, wobei die Anzahl n jeweils grösser als das Produkt aus einem als noch tolerierbar vorgebbaren, auf den Messweg projizierten Abstand zweier Fehler und der Anzahl der Ultraschallimpulse pro Messwegstreckeneinheit ist; an average (Ä) is formed from a number n of successive amplitudes, the number n being greater than the product of a distance between two errors and the number of ultrasound impulses per measurement path distance unit that can be specified as tolerable and projected onto the measurement path; - die Mittelwerte (Ä) werden mit einem vorgebbaren Schwellwert (S) verglichen, und es wird immer dann ein Fehler auf dem von der Mittelwertbildung umfassten Messwegstreckenabschnitt angenommen, wenn der Schwellwert (S) überschritten ist. - The mean values (Ä) are compared with a predeterminable threshold value (S), and an error is always assumed on the measuring path section covered by the averaging if the threshold value (S) is exceeded. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das vom Ultraschallkopf (14) abgeschallte Ultraschallbündel fokussiert ist und der Fokus vorzugsweise etwa im Bereich (4,5) der gesuchten Fehler (7-13) liegt. 2. The method according to claim 1, characterized in that the ultrasound beam emitted by the ultrasound head (14) is focused and the focus is preferably approximately in the range (4, 5) of the sought errors (7-13). 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlbündeldurchmesser im Bereich der gesuchten Fehler vorzugsweise gleich dem 5fachen Durchmesser der kleinsten der gesuchten Fehler (7-13) ist. 3. The method according to claim 1, characterized in that the beam diameter in the area of the searched defects is preferably equal to 5 times the diameter of the smallest of the searched defects (7-13). 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativgeschwindigkeit zwischen 50 mm/s und 150 mm/s, vorzugsweise jedoch 100 mm/s beträgt. 4. The method according to claim 1, characterized in that the relative speed is between 50 mm / s and 150 mm / s, but preferably 100 mm / s. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Messwegstrecke, welche etwa dem Durchmesser der kleinsten der gesuchten Fehler (7-13) entspricht, vorzugsweise 10 bis 20 Ultraschallimpulse eingeschallt werden. 5. The method according to claim 1, characterized in that preferably 10 to 20 ultrasound pulses are irradiated on a measuring path, which corresponds approximately to the diameter of the smallest of the searched errors (7-13). 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der noch tolerierbare Abstand zweier Fehler dem 4fachen Durchmesser der kleinsten der gesuchten Fehler (7-13) entspricht. 6. The method according to claim 1, characterized in that the still tolerable distance between two errors corresponds to 4 times the diameter of the smallest of the searched errors (7-13). 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der kleinsten der gesuchten Fehler (7-13) etwas 0,2 mm beträgt. 7. The method according to claim 1, characterized in that the diameter of the smallest of the searched defects (7-13) is approximately 0.2 mm. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallfrequenz im Bereich zwischen 5 MHz und 15 MHz, vorzugsweise zu 10 MHz gewählt wird. 8. The method according to claim 1, characterized in that the ultrasound frequency is selected in the range between 5 MHz and 15 MHz, preferably 10 MHz. 9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert (S) zwischen 10 dB und 90 dB, vorzugsweise jedoch um 20 dB höher als die mittlere Amplitude (A) der aus der vorgegebenen Tiefenschicht (4, 5) reflektierten Ultraschallimpulse gewählt wird. 9. The method according to claim 1, characterized in that the threshold value (S) is chosen between 10 dB and 90 dB, but preferably 20 dB higher than the mean amplitude (A) of the ultrasound pulses reflected from the predetermined depth layer (4, 5) . 10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in der vorgegebenen Tiefenschicht (4,5) reflektierten Ultraschallimpulse von den in anderen Tiefenschichten reflektierten Ultraschallimpulsen über ein Zeitfenster getrennt werden. 10. The method according to claim 1, characterized in that the ultrasound pulses reflected in the predetermined depth layer (4, 5) are separated from the ultrasound pulses reflected in other depth layers over a time window. 11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplituden der reflektierten Ultraschallimpulse digitalisiert und anschliessend in einem digitalen Speicher abgespeichert werden. 11. The method according to claim 1, characterized in that the amplitudes of the reflected ultrasonic pulses are digitized and then stored in a digital memory. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelwerte (Ä) mittels eines Digitalrechners aus den abgespeicherten digitalisierten Amplitudenwerten gebildet werden. 12. The method according to claim 11, characterized in that the mean values (Ä) are formed by means of a digital computer from the stored digitized amplitude values. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelwertbildung sowie der Schwellwertvergleich durch den Digitalrechner ausgeführt werden, sobald die dazu erforderliche Anzahl von n Amplitudenwerten jeweils zur Verfügung steht und dass jede Schwellwertüberschreitung als Fehlerpunkt entlang einer dem vor-gebenen Messweg entsprechenden Linie auf einer graphischen Anzeigevorrichtung, insbesondere auf einem Graphikbildschirm, dargestellt wird. 13. The method according to claim 12, characterized in that the averaging and the threshold value comparison are carried out by the digital computer as soon as the required number of n amplitude values is available and that each threshold value is exceeded as a fault point along a line corresponding to the predetermined measurement path a graphic display device, in particular on a graphic screen. 14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich während der Ultraschallprüfung Werkstück und Ultraschallkopf (14) in einer Flüssigkeit, insbesondere in Wasser, befinden. 14. The method according to claim 1, characterized in that the workpiece and the ultrasound head (14) are in a liquid, in particular in water, during the ultrasound test. 15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallkopf (14) an einem mittelpunktsfreien Zentralmastmanipulator (18) befestigt und deshalb in drei zueinander jeweils senkrechten Richtungen beweglich, sowie um eine dieser Richtungen, vorzugsweise der senkrechten, drehbar ist. 15. The method according to claim 1, characterized in that the ultrasound head (14) is attached to a central mast manipulator (18) and is therefore movable in three mutually perpendicular directions, and is rotatable about one of these directions, preferably the perpendicular.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3720219A1 (en) * 1987-06-17 1988-12-29 Betr Forsch Inst Angew Forsch METHOD FOR CHECKING COMPONENTS
US5168469A (en) * 1991-01-02 1992-12-01 E. I. Du Pont De Nemours And Company Thickness and flaw detection using time mapping into memory technique
FR2810404B1 (en) * 2000-06-16 2002-09-06 Setval DETECTION OF LAYERED DEFECTS ON METAL PRODUCTS IN NON-DESTRUCTIVE ULTRASONIC CONTROL
EP1798550B1 (en) * 2005-12-13 2018-07-25 Lothgenoten B.V. Device for inspecting the interior of a material
DE102008039818B4 (en) * 2008-08-22 2015-10-01 Salzgitter Mannesmann Precision Gmbh Non-destructive testing of metallic workpieces for ultrasonic defects

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3481186A (en) * 1965-03-17 1969-12-02 Int Harvester Co Methods of and systems for effecting the nondestructive analysis of materials
US4258573A (en) * 1979-09-07 1981-03-31 Checon Corporation In line ultrasonic inspection apparatus and method
EP0073893A2 (en) * 1981-09-01 1983-03-16 Hoesch Aktiengesellschaft Method of automatically checking the manufacture of elongated articles

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3672210A (en) * 1969-11-20 1972-06-27 Bethlehem Steel Corp Ultrasonic inspection system with scanned multiple transducers
AT346109B (en) * 1973-05-25 1978-10-25 Kretztechnik Gmbh METHOD FOR STORING AND EVALUATING FROM EXAMINATIONS OR. INVESTIGATION STEPS WITH ULTRASONIC INFORMATION OBTAINED
US4441369A (en) * 1982-09-30 1984-04-10 General Electric Company Ultrasonic detection of extended flaws

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3481186A (en) * 1965-03-17 1969-12-02 Int Harvester Co Methods of and systems for effecting the nondestructive analysis of materials
US4258573A (en) * 1979-09-07 1981-03-31 Checon Corporation In line ultrasonic inspection apparatus and method
EP0073893A2 (en) * 1981-09-01 1983-03-16 Hoesch Aktiengesellschaft Method of automatically checking the manufacture of elongated articles

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